DE2742488A1

DE2742488A1 - Beleuchtungssystem zur beleuchtung eines ringfeldes

Info

Publication number: DE2742488A1
Application number: DE19772742488
Authority: DE
Inventors: David A Markle; Abe Offner
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1976-09-22
Filing date: 1977-09-21
Publication date: 1978-03-23
Also published as: DE2742488C2; CA1090183A; CH623659A5; IT1090469B; JPS5341079A; JPH0315170B2; FR2372379B1; FR2372379A1; GB1589784A

Description

PATENTANWÄLTE-: A. GRÜNECKER H. KINKELDEY

OR MG

W. STOCKMAIR OR INC - Λ*£ (CALTCO*

K. SCHUMANN

DRWlNAT DlPt.-PMYS

P. H. JAKOB

WLHQ

G. BEZOLD

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE «3

The Perkin-Elmer Corporation ^{p 11} 980

Norwalk, Connecticut 06856

_USA 21.Sept.1977

Beleuchtungssystem zur Beleuchtung eines Ringfeldes

Die Erfindung "betrifft ein Beleuchtungssystem und insbesondere ein System zur Beleuchtung eines Ringfeldes.

Beleuchtungssysteme, die in Übereinstimmung mit den Grundprinzipien dieser Erfindung aufgebaut sind, sind in besonderer Weise geeignet, neben anderen möglichen Verwendungen,in optischen Projektionsvorrichtungen und Abtastvorrichtungen Verwendung zu finden, wie sie beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 671 653 offenbart sind. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung wird ein optisches System für ein Ringfeld von der Art verwendet, wie es aus der US-PS 3 748 015 bekannt ist. In dieser Patentschrift wird wiederum ein Ringfeld-Abbildungssystem verwandt, welches aus der US-PS 3 821 763 bekannt ist. Während mehrere verschiedene Arten von Beleuchtungssystemen bisher mit mäßigen Erfolg ver-

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(öse) aaaaea telcx oa-aeaso telcqramme monapat telekopierir

wandt worden sind, wird durch die Erfindung ein neues System geschaffen, welches gegenüber den "bekannten Systemen eine Verbesserung darstellt, wie es mit dem Fortgang der Beschreibung offenbart wird.

Um die erwünschten Ergebnisse zu erzielen, wird in einer Ausführungsforin der Erfindung ein neues und verbessertes System zur Beleuchtung eines um eine Achse angeordneten Ringfeldes angegeben, welches in Kombination eine bogenförmige Strahlungsquelle aufweist, welche vorzugsweise konzentrisch zu dieser Achse angeordnet ist und ferner ein Ringfeld-Abbildungssystem aufweist, dessen eine Symmetrieachse mit jener Achse zusammenfällt, um eine Abbildung der bogenförmigen Quelle auf dem Ringfeld zu erzeugen.

Gemäß einer Ausbildung der Erfindung umfaßt das Feldabbildungssystem ein reflektierendes Feldelement, welches in einer Form eine reflektierende, konkave Ringoberfläche aufweist, wobei eine Symmetrieachse mit der Achse des Systems zusammenfällt. Bei manchen Anlagen oder Geräten kann es eine catadioptrische Form aufweisen und ferner kann dessen Ausgangsfläche eine sphärische Oberfläche sein, deren Mitte auf der Achse des Systems liegt. Bei einer anderen Ausgestaltung weist das Feldelement eine reflektierende Oberfläche mit zylinderförmiger Ausbildung auf, die so angeordnet ist, daß ihre Zylinderachse mit der Achse des Systems zusammenfällt. Dies bedeutet bei der zuletzt erwähnten Form, daß das Feldelement ein räumliches, zylindrisches Segment sein kann, welches so ausgerichtet ist, daß seine Achse und die optische Achse des Systems im wesentlichen miteinander zusammenfallen, wobei das Element aus einem durchscheinenden, brechenden Material besteht. Ferner kann bei manchen Ausgestaltungen

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eine Bildfeldblende in der Nähe des Feldelementes auf der der bogenförmigen Strahlungsquelle zugewandten Seite angeordnet sein.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist die bogenförmige Strahlungsquelle als eine Hochdruckdampflampe, vorzugsweise eine Quecksilberhochdruckdampflampe,von kapillaren Ausmaßen und gebogener Ausgestaltung ausgebildet.

Ferner, gemäß einer Ausbildung der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, um ein vorzugsweise vergrößertes Bild der bogenförmigen Quelle an der Feldblende oder an dem reflektierenden Feldelement zu erzeugen, wobei ein konkaver Hauptspiegel, der der bogenförmigen Strahlungsquelle gegenüberliegt und dessen Symmetrieachse mit der Achse des Systems zusammenfällt, und ein konvexer Nebenspiegel vorgesehen sind, welcher zwischen der bogenförmigen Quelle und dem Hauptspiegel angeordnet ist, um Strahlung oder Licht von dem Hauptspiegel zu empfangen und dieses auf die Feldblende zu richten. Bei einer Ausführungsform ist der Hauptspiegel mit einer mittig angeordneten öffnung ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Hauptspiegel mit einem bogenförmigen Schlitz, der in Bezug auf die Achse des Systems konzentrisch ist, ausgebildet, wobei durch den Schlitz die Strahlung von dem Nebenspiegel zu der Feldblende hindurchgeht. Bei einer wiederum anderen Ausführungsform ist keine öffnung in dem Hauptspiegel vorgesehen, jedoch ist der Nebenspiegel in der Form einer asphärischen Linse ausgebildet, wobei ein Bereich der konvexen Oberfläche eine reflektierende Schicht trägt, um als Nebenspiegel zu dienen, und wobei ein zweiter Bereich durchscheinend ist, so daß die Strahlung von der Quelle durch diesen hindurch zu dem Hauptspiegel gelangt.

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Ferner umfaßt das Ringfeld-Abbildungssystem gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung erste und zweite Feldlinsen,deren Symmetrieachsen mit der Achse des Systems zusammenfallen, wobei die Feldblende zwischen ihnen angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein Umlenkoder tiberführungs spie gel vorgesehen, um ein reelles Bild der Feldblende zu erzeugen, und eine Lochblende ist mit einer Entfernung von einer Brennweite in Richtung des Strahlenganges vor dem Umlenkspiegel angeordnet. Vorzugsweise sind die Feldlinsen plankonvexe sphärische Linsen.

Bei einer wiederum anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Feld-Abbildungssystem zusätzlich zu dem in der Nähe der Feldblende angeordneten reflektierenden Feldelement einen Umlenkspiegel, um ein reelles Bild der Feldblende zu erzeugen, und eine Lochblende, die in Bezug auf den Umlenkspiegel so angeordnet ist, daß die Ausgangspupille an einer erwünschten Stelle erscheint, wenn sie in der Brennebene des Ringfeldes betrachtet wird. Bei einer Ausbildung ist ein asphärisches Element, dessen eine Symmetrieachse mit der Achse des Systems zusammenfällt, zwischen dem reflektierenden Feldelement und der Lochblende angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Lochblende in der Form eines schwachen konvexen Spiegels ausgebildet, um dadurch das Übertragungssystem (relay system) als umgekehrtes Telefotosystem auszubilden. Vorzugsweise wird dieser konvexe Spiegel mit einem Abstand von einer Brennweite vor dem Umlenkspiegel angeordnet.

Die wesentlicheren Eigenschaften der Erfindung wurden ziemlich breit dargestellt, damit die ins einzelne gehende Beschreibung dieser Eigenschaften, welche folgt, besser verstanden wird, und damit dieser vorliegende Beitrag auf diesem Gebiet besser gewürdigt werden kann. Es gibt

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natürlich zusätzliche Merkmale oder Eigenschaften der Erfindung, die im folgenden beschrieben werden und die Gegenstand der beigefügten Ansprüche sind. Der Durchschnitt sf achmann wird erkennen, daß das Grundprinzip oder Konzept, welches der Offenbarung zugrundeliegt, als Ausgangspunkt verwendet werden kann, um andere Systeme zu entwerfen, um die verschiedenea Zielsetzungen der Erfindung durchzuführen. Es ist infolgedessen von Bedeutung, daß die Ansprüche so zu betrachten sind, daß sie solche äquivalenten Systeme umfassen, welche nicht von dem Geist und dem Umfang der Erfindung abweichen.

Aufgrund der Erfindung wird also ein System zur Beleuchtung eines um eine Achse angeordneten Ringfeldes geschaffen, welche sich durch eine konzentrisch zu dieser Achse angeordnete bogenförmige Strahlungsquelle und ein Ringfeld-Abbildungssystem auszeichnet, dessen eine Symmetrieachse mit dieser Achse zusammenfällt, um eine Abbildung der bogenförmigen Quelle auf dem Ringfeld zu erzeugen.

Besondere Ausführungsformen der Erfindung wurden zum Zweck der Erläuterung und Beschreibung ausgewählt und sind in beigefügten Zeichnungen dargestellt, welche einen Teil der Anmeldung darstellen. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Systems zur Beleuchtung eines Ringfeldes, welches gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Systems zur Beleuchtung eines Ringfeldes nach der Erfindung,

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Fig. 3 eine schematische Darstellung, ähnlich derjenigen der Fig. 2, wobei jedoch eine wiederum andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist,

Fig. 4 eine schematische Darstellung, ähnlich derjenigen der Fig. 3» wobei jedoch eine Ausführungsform gezeigt ist, welche ein umgekehrtes Telefoto-Ubertragungssystem umfaßt,

Fig. 5 eine schematische Darstellung, ähnlich derjenigen der Fig. 3, die eine andere Ausbildung des Feldelementes zeigt,

Fig. 6 eine vergrößerte,schematische Darstellung eines Feldelementes, welches gemäß der Erfindung in der Form einer reflektierenden Oberfläche von zylinderförmiger Ausgestaltung ausgebildet ist,

Fig. 7 eine vergrößerte, schematische Darstellung eines Feldelementes, ähnlich demjenigen in der Fig. 6, welches jedoch eine catadioptrische Form aufv/eist,

Fig. 8 eine vergrößerte, schematische Darstellung eines Feldelementes, welches gemäß der Erfindung in der Form einer reflektierenden, konkaven Ringfläche ausgebildet ist,

Fig. 9 eine vergrößerte, schematische Darstellung eines Feldelementes, ähnlich demjenigen d=3r Fig. 8, welches jedoch eine catadioptrische Ausbildung aufweist,

Fig. 10 eine vergrößerte, schematische Darstellung eines Feldelementes, ähnlich demjenigen der Fig. 9, wobei jedoch ein Element gezeigt ist, das eine Aus-

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gangsfläche in der Form einer sphärischen Oberfläche aufweist, und

Fig. 11 eine vergrößerte,schematische Darstellung eines wiederum anderen Feldelementes.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung des Kondensor- oder Beleuchtungssystems umfaßt das Kondensorsystem als Lichtquelle eine Quecksilberdampfkapillarlampe 502 mit einer bogenförmigen Form, einen konkaven Haupt spiegel 504-, der mittig bei 505 geöffnet ist, und einen konvexen Nebenspiegel 503 auf, v/elcher von einer Platte 510 aus einem geeigneten, durchscheinenden Material getragen wird, welches sowohl sichtbares als auch ultraviolettes Licht, welches von der Lampe erzeugt wird, hindurchläßt.

Ein bogenförmiges Bild der Lampe 502 wird durch die Spiegel 504 und 508 (und mit der Hilfe eines Planspiegels 511) in der Ebene eines bogenförmigen Schlitzes 512 erzeugt, welcher zwischen den Feldlinsen 514- und 516 angeordnet ist. Diese Linsen sind als Segmente von plankonvexen, sphärischen Linsen ausgebildet. Das Beleuchtungssystem ist so angeordnet, daß der Beleuchtungsschlitz bei 512, wenn er von den ebenen Spiegeln 513 und 5^5 und durch einen Übertragungsspiegel 518 abgebildet wird, in der Ebene einer Maske 220 erscheint, und insbesondere in der Ebene, in der die Oberfläche der Maske in der Nähe des Lesers auf dem Wagen bewegt wird, wie es in Zusammenhang mit den Fig. 9 bis 11 der oben erwähnten US-Patentanmeldung 339 860 beschrieben wird. Der Teil der auf diese Weise beleuchteten Maske ist bei 223 angedeutet. Der bogenförmige, beleuchtete Bereich 223 wird in Bezug auf das in dieser Anmeldung offenbarte Abbildungssystem in einer festen Lage gehalten. Wie darin angegeben, entspricht das Abbildungssystem demjenigen aus der oben

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angegebenen US-PS 3 748 015 bekannten und hat eine Symmetrieachse, welche durch die Mitte der Krümmung des bogenförmigen Bereiches 223 hindurchgeht. Der Bereich 223 dieser Figur stellt somit einen außeraxial, ringförmigen Gegenstand für das Abbildungssystem dar. Für diesen außeraxialen Gegenstand weist das Abbildungssystem eine optimale Korrektur auf, wie es in der oben erwähnten US-PS beschrieben ist.

Der Hochdruckquecksilberdampfkapillarbogen 502 ist so ausgebildet, daß er als eine bogenförmige Quelle dadurch verwandt werden kann, daß seine Umhüllung in geeigneter Weise geformt ist. Eine geeignete Lampe ist in der US-PS 3 878 419 beschrieben. Das von dieser Lampe ausgehende Licht wird durch das oben beschriebene, reflektierende Objektiv abgebildet, welches den konkaven Spiegel 504, den konvexen Spiegel 508 und die Feldlinsen 514 und 516 umfaßt. Dieses reflektierende Objektiv weist eine Eintrittspupille auf, welche im wesentlichen an dem konvexen Spiegel 508 abgebildet wird, welcher teilweise die öffnung des Kondensorsystems abdunkelt. Die Abdunklung jedoch ist im wesentlichen die gleiche für die Abbildung aller Teile der Lichtquelle. Die Feldlinsen 514 und 516 erzeugen ein Bild der Eintrittspupille an der Lochblende 519» welche in einer Entfernung von einer Brennweite vor dem Spiegel 518 angeordnet ist. Der Übertragungsspiegel 518 erzeugt ein gerichtetes (collimated) Bild der Blende 519» welches die Austrittspupille des Kondensors darstellt. Gleichzeitig wird der bogenförmige Schlitz 512 durch den Spiegel 518 bei 223 abgebildet, un eine Feldblende auf der Maske 220 zu erzeugen. Die Elemente des Kondensors sind angeordnet, um eine gemeinsame Symmetrieachse 503 zu erhalten, wobei die Mitte der Krümmung der bogenförmigen Lichtquelle 502 auf dieser Achse liegt. In diesen Fall stellt das Kondensorsystem ein Ringfeld-optisches System gemäß dem

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Prinzip der achsenentfernten Ringfeld-optischen Abbildung dar, welche in der oben erwähnten US-PS 3 821 763 angegeben ist. Die Größe der Blende 5^9 kann geändert werden, wenn dieses erwünscht ist, tun die Größe der teilweisen Kohärenz der Beleuchtung an der Maske 220 zu ändern, welche für das daran anschließende Abbildungssystem vorgesehen ist.

Man sieht somit, daß diese Ausführungsform der Erfindung ein neues und verbessertes optisches Kondensorsystem zur Verwendung bei einem Ringfeld-optischen System schafft, welches eine wirksame, gleichförmige Beleuchtung des unmittelbaren Ringfeldes eines optischen Systems, in dem der Gegenstand durchstrahlt wird, ermöglicht.

Bei der Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt das Kondensorsystem zur Beleuchtung eines Ringfeldes in Kombination eine Hochdruckquecksilberdampfkapillarlampe 502' mit bogenförmiger Ausbildung, welche die gleiche ist ,wie die Lampe 502, die in Zusammenhang mit der Ausführungsform der Fig. 1 beschrieben wurde. Die Lampe 502' ist mit ihrem bogenförmigen Plasma konzentrisch in Bezug auf die optische Achse 503' des Systems angeordnet. Um ein vergrößertes Bild des Lampenplasmas (im folgenden wird dieses als "Bogen" bezeichnet) in einer mit 15 in Fig. 2 bezeichneten Ebene zu erzeugen, wird der Bogen von einem konkaven Hauptspiegel 504' und einem konvexen Nebenspiegel 508', die zusammen ein reflektierendes Objektiv bilden, reflektiert.

Der Haupt spiegel 5O4·¹ wird vorzugsweise aus Pyrex-Glas und der Nebenspiegel 508' aus beispielsweise Aluminium hergestellt. Der Nebenspiegel wird an einem Fenster 510', welches vorzugsweise aus geschmolzener Kieselerde besteht, befestigt, und welches zusätzlich zur Befestigung des Neben-

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spiegeis dazu dient, den übrigen Teil des optischen Systems gegenüber einer Luftströmung (diese ist nicht dargestellt) zu isolieren, welche normalerweise verwendet wird, um die Quecksilberdampflampe 502' zu kühlen. Der Hauptspiegel 504-' weist eine öffnung auf, die in der Form eines Schlitzes 506' ausgebildet ist und durch welche das vergrößerte Bild hindurchgelangt, um die Ebene 15 zu erreichen. Man sieht, daß die Pupillenblende des reflektierenden Objektives ausreichend nahe an dem Nebenspiegel liegt, so daß die Abdunklung äußerst gering und nahezu identisch für alle Punkte längs des Lampenbogens ist.

Um ein genau gezeichnetes, ringförmig beleuchtetes Feld an einer Stelle zu erhalten, wo die Anordnung einer Feldblende unerwünscht ist, muß in dem Beleuchtungssystem eine dazwischenliegende Abbildungss^elle vorgesehen sein, an der ein bogenförmiger Schlitz angeordnet werden kann. Bei der Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist ein Element 19, welches einen bogenförmigen Schlitz 512 aufweist, der konzentrisch zu der Achse angeordnet ist, in der Ebene I5 vorgesehen und dient als eine Feldblende. Das endgültige Bild wird durch die Größe dieses Schlitzes bestimmt.

Feldelemente werden benötigt, um das Licht aus allen Bereichen der Quelle in die erwünschte Pupillenblende des Systems zu lenken. Es wird eine neue Ausbildung eines Feldelementes vorgesehen, welches entweder reflektiert oder catadioptrisch ist. Da es in einem Ringfeldsystem verwendet werden soll, stellt das neue Feldelement einen Bereich einer Drehoberfläche um die optische Achse dar. Somit, nachdem das Licht durch den Schlitz hindurchgegangen ist, wird es durch totale innere Reflektion in einem catadioptrischen, zylindrischen Element 21 reflektiert, dessen zylindrische Oberfläche 22 in konzentrischer Be-

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Ziehung in Bezug auf die Achse 503' angeordnet ist. Dieses Element ist ein räumliches, zylindrisches Segment, welches durch eine Ebene erzeugt wird, die durch einen Zylinder hindurchgeht und dessen zylindrische Achse enthält oder parallel zu ihr ist. Es ist aus einem durchscheinenden, brechenden Material gebildet, vorzugsweise aus geschmolzener Kieselerde, so daß es für ultraviolettes, aktinisches Licht äußerst transparent ist. Das an jedem Punkt des ringförmigen Schlitzes 512¹ fokussierte Licht wird von der optischen Achse 5Ο3¹ fortgeführt, wobei die Hauptstrahlen längs eines Konus verlaufen, dessen Scheitel auf der Achse in einem Punkt etwas nach links des konvexen Spiegels 508' liegt, wie es in Fig. 2 zu sehen ist. Das Element 21 lenkt dieses Licht derart um, daß die Hauptstrahlen längs eines Konus verlaufen, dessen Vertex auf der Achse bei einer kreisförmigen Pupillenblende 519' liegen.

Obgleich das brechende Material einige Veränderungen der Abbildung mit der Farbe hervorruft,, können diese bei vielen Anwendungen ohne weiteres zugelassen werden. Insbesondere erkennt man, daß das zylindrische Element 21 eine neue Form eines Feldelementes darstellt, welches als eine Feldlinse wirkt und welches besonders brauchbar bei einem Ringfeldsystem ist. Andere alternative Ausbildungen dieses Feldelementes werden im folgenden im Zusammenhang mit den Ausführungsformen beschrieben, die in den Fig. 3 bis 10 dargestellt sind.

Das von dem Feldelement 21 ausgehende Licht wird durch ein asphärisches Element 23 gebrochen, welches ebenfalls vorzugsweise aus geschmolzener Kieselerde besteht, und gelangt dann durch die kreisförmige Pupillenblende 519'» welche konzentrisch zu der Achse 503' angeordnet ist.

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Das asphärische Element 23 korrigiert Aberrationen der Abbildung des Schlitzes 512' und ergibt ein wesentlich schärferes Schlitzbild, als es anderenfalls der Fall wäre.

Das Bild, nachdem es durch die Pupillenblende 5^9' hindurchgegangen ist, wird von einem asphärischen oder sphärischen Spiegel 513' reflektiert, der vorzugsweise aus Pyrex besteht. Die Kombination des zylindrischen Feldelenentes 21, des asphärischen Elementes 23 und des konkaven Spiegels 518' wirkt, um den Schlitz 512' bei 223' in einer Brennebene 220' abzubilden, wo die Beleuchtung verlangt wird. Man erkennt insbesondere, daß die Pupillenblende 5^9' mit einem Abstand von einer Brennweite nach vorne gerichtet von dem sphärischen Spiegel angeordnet ist und eine solche Lage aufweist, daß die Austrittspupille im Unendlichen erscheint, wenn sie in der Brennebene 220' betrachtet wird. Die Brennebene 220' kann die Ebene einer Maske für eine Mikroschaltung in einem System sein, von denen eines in der oben erwähnten Patentanmeldung 339 860 beschrieben ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß, wenn dieses erwünscht ist, das von dem Spiegel 518' reflektierte Licht durch ein aktinisches Filter 25 hindurchgeschickt werden kann, welches gewöhnlich während der Justierung eingesetzt wird, um ultraviolettes Licht zu entfernen, wodurch eine Belichtung des photoempfindlichen Elementes während dieser Zeit verhindert wird. Ferner kann die Pupillenblende 519¹ einstellbar ausgebildet werden, oder sie kann verändert werden, um den Grad der teilweisen Kohärenz der Beleuchtung in der Brennebene 22O¹ zu ändern.

Es wird darauf hingewiesen, daß das in Fig. 2 dargestellte System besonders günstig oder wünschenswert ist, wo Uber-

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legungen in Bezug auf den Raum von Bedeutung sind. Beispielsweise erfordert das System gemäß Fig. 2 nur einen Hauptspiegel mit einem Durchmesser von 17·>5 cm, wogegen das System gemäß Fig. 1 einen Hauptspiegel mit einem
Durchmesser von 25 cm benötigt, um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Kondensorsystem zur Beleuchtung eines ringförmigen Feldes in Kombination eine Hochdruckquecksilberdampfkapillarlampe 502" mit einer bogenförmigen
Ausbildung, die die gleiche wie die Lampen 502 und 502' ist, die oben im Zusammenhang mit den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben worden ist. Diese
Lampe ist ebenfalls mit ihrem bogenförmigen Plasma konzentrisch in Bezug auf die optische Achse 503" des
Systems angeordnet. Um ein vergrößertes Bild des
Lampenbogens in einer Ebene, die in Fig. 3 mit 15" bezeichnet ist, darzustellen, wird der Bogen von einem
konkaven Hauptspiegel 5O4-" und einem konvexen Nebenspiegel 508" reflektiert, welche zusammen ein reflektierendes Objektiv bilden. Bei dieser Ausführungsform ist in dem konkaven Hauptspiegel 504" keine Öffnung vorgesehen und der konvexe Nebenspiegel 508" ist als Teil eines Elementes 27 eingeschlossen, welches in der Form einer asphärischen Linse ausgebildet ist, deren eine Hälfte ihrer, konvexen Oberfläche reflektierend beschichtet ist. Die von der
Lampe 502" ausgehende Strahlung wird zu dem Hauptspiegel 504·" durch die transparente Hälfte 29, welche durch die reflektierende Hälfte nicht abgedunkelt wird, die als
Nebenspiegel 508" dient, übertragen. Dies bedeutet, der Nebenspiegel 508" erzeugt keine Abdunklung für einen
Bogen, der auf der Mittellinie 90° überstreicht und einen Divergenzwinkel von f/0,8 enthält. Größere Winkel und entsprechend größere f/Zahlen sind bis zu einem Winkel von 180° bei f/oo möglich.

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Ein Element 19", welches einen zu der Achse konzentrischen bogenförmigen Schlitz 512" enthält, ist in der Ebene 15" angeordnet und dient als eine Feldblende. Wie oben bereits im Zusammenhang mit der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 2 angegeben worden ist, wird das Endbild durch die Größe dieses Schlitzes bestimmt. Nachdem das Licht durch den Schlitz 512" hindurchgegangen ist, wird es von einem konzentrisch angeordneten, reflektierenden Feldelement 21" reflektiert, welches eine konkave Ringoberfläche 22" aufweist, die die Strahlung von den Bild an dem ringförmigen Schlitz 512" reflektiert. Die konkave Ringoberfläche wird von Radien begrenzt, welche beide eine endliche Länge aufweisen. Von dein Feldelement 21" ausgehendes Licht gelangt durch eine kreisförmige Pupille oder Lochblende 519",Vielehe konzentrisch zu der Achse 503" angeordnet ist und v/ird dann von einem sphärischen oder asphärischon Spiegel 518" reflektiert. Die Kombination des Feldelementes 21" und des konkaven Spiegels 518" wirkt derart, den Schlitz 512" so bei 223" in einer Brennebene 220" abzubilden, wo die Beleuchtung gefordert v/ird. Wie bei der Ausführungsforiu gemäß Fig. 2 ist die Pupillenblende 5I-" Mit einem Abstand von einer Brennweite in der Vorviärtsrichtung des Strahlenverlaufs in Bezug auf den Übertragungsspiegel angeordnet und so ausgerichtet, daß die Austrittspupille im Unendlichen erscheint, wenn in der Brennpunktebene 220" betrachtet wird.

Ein Beispiel geeigneter Konstruktionsdaten für die optische Vorrichtung geaäß Fig. 5 -^it aiaon Bild von i/p,5, welches einen Winkel von 80° um dessen optische Achse überstreicht, ist in der folgenden Tabelle angegeben:

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Bauteil

Radius (mm)

Trennung (mm)

Bemerkung

Lanroenebene

10,15

asphärische. Linse vorne hinten	OO (2)	8,1 110
Hauptspiegel	131,5	-110
asphärischer Spiegel	(2)	108,6
Schlitz	OO	20
Ringfläche	(3)	14-9,2
Blende		89,2
asphärischer	W	128,6

Übertragungsspiegel

Brennpunktebene OO

(D

geschmolzene Kieselerde

Spaltradius=

30mm Durchmesser

(1) Die Lampenborung hat einen Radius von 1mm und die Lampenumhüllung aus geschmolzener Kieselerde hat einen Radius von 3mm. Die Lampe ist konzentrisch zur optischen Achse angeordnet, wobei die Mitte der Borung einen Abstand von 14-min von der Achse aufweist.

(2) Die Gleichung für das asphärische Element lautet

^Saj ⁼

(57,05 +757,05² - 1,57186y²) "¹ + 6,403

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(3) Die Ringfläche hat einen Radius von 112mm senkrecht zur optischen Achse und einen Radius von 310,775 parallel zur optischen Achse.

(4-) Die Gleichtung des asphärischen Elementes lautet:

(188,826 + ^88,82O² - 0,31297y²) ~¹ + 6,924 χ

-Q U- -IP

10 ^y + 1,391 x 10 ' y

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist ähnlich derjenigen der Fig. 3, jedoch wird sie verwendet, wenn ein größerer Abstand zwischen dem asphärischen Spiegel 518" und der Bildebene 220" erforderlich ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Lochblende 519" gemäß Fig. 3 durch einen schwachen, konvexen Spiegel 30 ersetzt, wodurch aus dem Übertragungssystem ein inverses Telefoto-System gebildet wird. Der konvexe Spiegel 30 dient ebenfalls als Lochblende und ist mit einem Abstand von einer Brennpunktsweite vor dem Spiegel 518" angeordnet, so daß die von der Bildebene 220" betrachtete Pupille im Unendlichen liegt. Der Abstand zwischen dem Spiegel 518" und der Bildebene 220" wird dadurch gesteuert, daß die Stärke (power) des konvexen Spiegels 30 verändert wird. Der Teil des Systems gemäß Fig. A- vor den konvexen Spiegel 30 ist der gleiche, wie derjenige des Systems gemäß Fig. 3 vor der Blende 519". Somit wird ein Bild des Schlitzes 512" bei 223" in der Brennpunktebene 220" erzeugt, wo die Beleuchtung erfolgen soll.

In Fig. 5 ist eine wiederum andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform ist die gleiche wie die gemäß Fig. 3 mit der Ausnahme des Feldelementes 21. Das Feldelement 21'" gemäß Fig. 5 ist ein catadioptrisches, reflektierendes Ringfeldelement, wel-

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ches eine konkave Ringfläche 22"' aufweist, die die Strahlung von dem Bild an dem ringförmigen Schlitz 512" reflektiert. Die konkave Ringfläche wird von Radien "begrenzt, welche beide eine endliche Länge aufweisen. Dies bedeutet, daß die Ringfläche dadurch erzeugt wird, daß der gezeigte Kreisabschnitt um die optische Achse 503" gedreht wird, so daß sie einen Teil einer Drehfläche um diese Achse bildet. Der Krikimungsmittelpunkt des Kreisabschnittes liegt bei der dargestellten Ausführungsform oberhalb der Achse. Das Feldelement besteht aus einem transparenten, brechenden Material, vorzugsweise aus geschmolzener Kieselerde, so daß es für ultraviolette, aktinisches Licht sehr gut durchlässig ist. Das Ringfeldelement 21"' hat eine ebene Eintrittsfläche 3^ und eine sphärische Austrittsfläche 36. Dies bedeutet, die Austrittsfläche ist eine sphärische Oberfläche, deren Krüinmungsmittelpunkt auf der optischen Achse 503" liegt. Als Ergebnis hiervon werden bei diesem catadioptrischen Feldelement Änderungen des Bildes mit der Farbe minimalisiert, wenn der Krüzimungsmittelpunkt der Austrittsfläche im wesentlichen in der Mitte des Pupillenbildes bei 519" liegt.

Man sieht, daß irgendeines der oben im Zusammenhang mit jeder der Ausführungsformen gemäß den Fig. 2 bis 5 beschriebenen Feldelemente in gleicher Weise mit jeder anderen dieser Ausführungsformen verwandt v/erden kann. Ferner sind in den Fig. 6 bis 11 weitere Formen des FeIdelementes dargestellt, von denen jedes bei irgendeiner der Ausführungsforaen gemäß den 5¹Ig. 2 bis 5 verwandt werden kann. Bei diesen Ausführungsformen ist die von dem Feldelement gesehene Eintritfepupille des Systems, wie es im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 5 beschrieben worden ist, schematisch bei 38 und das Pupillenbild schematisch bei 4-0 dargestellt. Die Pupille und das Pupillen-

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bild sind beide konzentrisch zu der optischen Achse 503 des Systems.

In Fig. 6 ist das Feldelement in seiner einfachsten Form dargestellt. Bei dieser Ausführungsfonn des Feldelements 21a ist eine reflektierende, zylindrische Oberfläche 22a angeordnet, deren Zylinderachse mit der optischen Achse 503 zusammenfällt. Wie man in Fig. 6 erkennt, gelangen alle Punkte in einem Ring, der durch die Pupille hindurchgeht um ein Ringbild an oder in der Nähe der reflektierenden Oberfläche zu erzeugen, durch ein Bild der Pupille. Das Feldelement 21b gemäß Fig. 7 stellt eine catadioptrische Form des Feldelementes 21a der Fig. 6 dar. In Fig. 7 ist die Oberfläche 22b eine reflektierende, zylindrische Fläche, deren Zylinderachse mit der optischen Achse 5^3 zusammenfällt. Ss wird darauf hingewiesen, daß die Ausführungsform gemäß Fig. 7 ähnlich der der Ausführungsfonn gemäß Fig. 2 ist, mit der Ausnahme, daß in Fig. 7 die Mitte des ringförmigen, beleuchteten Bereiches in der Zylinderfläche liegt, während in Fig. 2 ein gehörender Schlitz 512' vorgesehen ist, wo die Kitte des ringförmigen, beleuchteten Bereiches angeordnet ist. Dieser Unterschied wird im einzelnen im folgenden erörtert. Die Elemente 21, 21a und 21b gemäß den Fig. 2, 6 und 7 dienen als Feldelemente nur längs der Länge des Ringfeldes. Bei Anwendungen, bei denen der Ring eng ist, kann dies akzeptiert vierden. Jedoch bei Ausgestaltungen, die einen weiten Ring erfordern, wird es nicht eine einzige Pupillenbildstelle für die Strahlung geben, die durch zradial getrennte Abschnitte des Ringfeldes hindurchgeht, wie dies durch die mit unterbrochener Strichführung gezeichneten Strahlen in Fig. 6 zu erkennen ist. Diese Schwierigkeit wird dadurch überwunden, daß die Ringelemente 22", 22c und 22d der Fig. 3, 8 und 9 statt der zylindrischen Elemente 21, 21a und 21b der Fig. 2, und 7 verwandt werden. Diese Ringelemente sind mit einer

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ausreichend großen Stärke in den Zeichnungen dargestellt, damit auch die Pupille in den Zeichnungen angegeben oder abgebildet werden kann.

Die Ringflächen 22c und 22d der Figuren 8 bzw. 9 werden je durch Drehen des gezeigten Kreisabschnittes um die optische Achse 503 erzeugt, so daß es einen Teil einer Drehfläche um diese Achse ist. Der Krummungsmxttelpunkt des Kreisabschnittes liegt in diesem Fall oberhalb der optischen Achse. Es wird darauf hingewiesen, daß das zylinderförmige Feldelement 21a der Fig. 6 ein besonderer Fall dieses Ringelementes ist, bei dem der Krümmungsmittelpunkt des Kreisabschnittes im Unendlichen liegt, so daß der Kreisabschnitt eine gerade Linie wird. In der Fig. 9 ist eine catadioptrische Abwandlung des Feldelementes der Fig. 8 dargestellt, wobei eine reflektierende Oberfläche 22d, die der Oberfläche 22c der Fig. 8 entspricht, dadurch erhalten wird, daß eine reflektierende Oberfläche auf ein transparentes, brechendes Material aufgebracht wird. Es wird darauf hingewiesen, daß die Ausführungsform der Fig. 8 ähnlich derjenigen der Ausführungsform der Fig. 3 ist, mit der Ausnahme, daß in Fig. 8 die Mitte des ringförmigen, beleuchteten Bereiches in der Ringfläche liegt, wogegen in Fig. 3 ein bogenförmiger Schlitz 512" vorgesehen ist, wo die Mitte des ringförmigen, beleuchteten Bereiches liegt.

Bei den in den Fig. 2 bis 4- und 6 bis 9 dargestellten Feldelementen ist der Winkel zwischen der optischen Achse und dem konvergierenden Strahlenbündel an der Pupille der gleiche wie derjenige zwischen der Achse und dem divergierenden Bündel bei dem Pupillenbild. Ein Feldelement 21e, welches diesen Winkel ändert, ist in Fig. 10 dargestellt. Das Feldelement 21e ist eine Abwandlung des

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catadioptrischen Feldelementes 21d, das in Fig. 9 gezeigt ist. Die Ringfläche 22e ist die gleiche wie die Ringfläche 22d. Bei dem Feldelement 21 e wird die efbene Austrittsflache des Feldelementes 21d der Fig. 9 durch eine sphärische
Fläche 36e ersetzt, deren Mitte auf der optischen Achse
503 liegt. Bei diesen catadioptrischen Felde!ement werden Änderungen des Bildes mit der Farbe minimalisiert, wenn
der Krümmungsmittelpunkt der Austrittsfläche im wesentlichen in der Mitte des Pupillenbildes 40 liegt.

Bei manchen Anwendungen oder Ausgestaltungen ist es jedoch auch wünschenswert in Abhängigkeit von dem zur Verfügung stehenden Raum, das System der Fig. 10 umzukehren, so daß das Pupillenbild mit der Pupille und die Austrittsfläche mit der Eintrittsfläche des Feldelementes vertauscht werden, wodurch der Winkel zwischen dem das Bild erzeugenden Bündel und der optischen Achse größer bei dem Pupillenbild wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Ausführungsform gemäß Fig. 10 die gleiche wie diejenige der Fig. 5 ist, mit der Ausnahme, daß in Fig.10 die Mitte des ringförmigen, beleuchteten Bereiches in der Ringfläche liegt, wogegen in
Fig. 5 ein bogenförmiger Schlitz 512" vorgesehen ist,
wo die Mitte des ringförmigen, beleuchteten Bereiches
liegt.

Ein anderes Mittel,um einen Unterschied zwischen den Winkeln, die das konvergierende und das divergierende Bündel mit der Achse bilden,zu erhalten,ist in Pig. 11 geze^.Wie bei den anderen Feldelementen ist die reflektierende Fläche 22f ein Toroid, welcher konzentrisch zur Achse angeordnet ist. Es unterscheidet sich von den anderen Feldelementen dadurch, daß die Normale in ihrem Mittelpunkt nicht senk recht auf der Achse steht.

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Wie oben angegeben, sind die Feldelemente der Fig. 6 bis 11 mit der Mitte des ringförmigen, beleuchteten Bereiches in der Ringfläche oder Torosfläche dargestellt. Man erkennt jedoch, daß ihre Wirkungsweise im wesentliche die gleiche ist, wenn das ringförmige Bild außerhalb des FeIdelementes jedoch nahe an ihm liegt, wie es in den Fig. 2 bis 5 dargestellt ist, wo die physikalischen Schlitze 512' und 512" an der Stelle des ringförmigen, beleuchteten Bereiches angeordnet sind. Mit den Anordnungen gemäß der Fig. 2 bis 5 liegt bei der Abbildung des ringförmigen Bereiches ein Astigmatismus vor. Dies bedeutet, der Brennpunkt der radialen Elemente liegt nicht an der gleichen Stelle wie der Brennpunkt der tangentialen Elemente. Dies ist bei einem Ringfeld-Beleuchtungssystem wünschenswert, da beim tangentialen Brennpunkt des Bildes des physikalischen Schlitzes die begrenzenden Kanten scharf im Fokus liegen, während sich übrigbleibende Änderungen der Beleuchtung oder Ausleuchtung längs des bogenförmigen Bereiches ausmitteln.

Man sieht somit, daß die vorliegende Erfindung tatsächlich ein neues und verbessertes System zur Beleuchtung eines ringförmigen Feldes schafft, welches im hohem Maße eine gleichförmige Feldbeleuchtung, verringerte Aberrationen und eine vereinfachte optische Anordnung aufweist. Ferner wird durch das neue System ein gleichmäßig über einen großen Spektralbereich beleuchtet, der wegen der Verwendung einer reflektierenden Optik den ultravioletten Bereich einschließt. Das ringförmige, beleuchtete Feld wird genau begrenzt, wenn das Feld sich an einer Stelle befindet, wo es unerwünscht ist, eine Feldblende anzuordnen. Obgleich besondere Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, erkennt der Durchschnittsfachmann ohne weiteres, daß verschiedene Abänderungen vorgenommen werden können, ohne von der Grundidee und dem Umfang der

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Erfindung abzuweichen.

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Claims

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

DiPL -if* 3

H. KINKELDEY

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? 7 £ ? Λ 8 R ^w·^STOCKMAIR

K. SCHUMANN

CW RER ΝΑΓ OPL - PKYS

P. H. JAKOB

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G. BEZOLD

DR R£R NAT ■ 0IPL-O€M

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

P 11 980

Patentansprüche

1.^System zur Beleuchtung eines Ringfeldes, welches um eine "Achse angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine bogenförmige Strahlungsquelle (502, 502', 502") und ein optisches System (504, 508; 504', 508·; 504", 27) zur Abbildung der Quelle auf dem ringförmigen Feld (225, 223')·

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Feldblende (15, 512¹, 512"), welche zwischen der Quelle (502, 502', 502") und dem ringförmigen Feld (223, 223'), an dem ein Bild der gebogenen Quelle erzeugt wird, angeordnet ist.

3· System zur Beleuchtung eines Ringfeldes, welches um eine Achse angeorndet ist, ge kennzeichne t durch eine gebogene Strahlungsquelle (502, 502', 502") die konzentrisch um diese Achse (503, 503', 503") angeordnet ist, und ein Ringfeld-Abbildungssystem mit einer Symmetrieachse, die mit dieser Achse zusammenfällt, wodurch ein Bild der gebogenen Quelle auf dem Ringfeld (223, 223', 223") erzeugbar ist.

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TELEFON (OBS) 32 28 03 TELEX OB-SS SBO TELEQRAMMe MONAPAT TEUKOPIERER

ORIGINAL INSPECTED

4. System nach Anspruch 3» dadurch gekennz eichn e t, daß das Feld-Abbildungssystem ein reflektierendes Feldelement (21, 21", 21"', 21e-f) enthält.

5· System nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Feldeleinent (21", 21"', 21c-e) eine reflektierende, konkave Ringfläche (22", 22'", 22c-e) aufweist und eine Symmetrieachse hat, die mit der Achse (5O3i 503") des Systems zusammenfällt.

6. System nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Feldelement (21d,21e) eine catadioptrische Form aufweist.

7. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feldblende (19") nahe an dem Feldelement angeordnet ist.

8. System nach Anspruch 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfläche einen zweiten endlichen Krümmungsradius hat, der größer als der Abstand dieser Fläche von der Achse ist.

9. System nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß das Feldelement (21"') eine catadioptrische Form aufweist und mit einer Eintrittsfläche (34-) und einer Austrittsfläche (36) ausgebildet ist, wobei eine dieser Flächen (36) als eine sphärische Fläche ausgebildet ist, deren Mitte auf der Achse (503") des Systems liegt.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärische Fläche (36) die Austrittsfläche (36) ist, wobei der Mittelpunkt der sphärischen Fläche (36) im wesentlichen in der Mitte eines Pupillenbildes des Systemsliegt.

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11. System nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß das Feldelement (21, 21a, 21b) eine reflektierende Oberfläche zylindrischer Ausbildung aufweist, deren Zylinderachse mit der Achse (503, 503') des Systems zusammenfällt.

12. Ringfeld-optisches System, gekennzeichnet durch ein Feldelement (21", 21'", 21c-e), welches eine reflektierende, konkave Ringfläche (22", 22"', 22c-e) aufweist, deren Symmetrieachse mit einer optischen Achse des Systems zusammenfällt.

13· System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Feldelement (21"', 21e) eine catadioptrische Form aufweist.

14. Ringfeld-optisches System,dadurch gekennzeichnet, daß ein Feldelement (21, 21a, 21e) vorgesehen ist, welches eine reflektierende Oberfläche (22, 22a, 22b) mit zylinderförmiger Ausbildung aufweist, wobei die Zylinderachse mit einer optischen Achse (503, 503') des Systems zusammenfällt.

15· Ringfeld-optisches System nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feldelement vorgesehen ist, welches als ein räumliches,zylindrisches Segment ausgebildet und koaxial zur optischen Achse angeordnet ist, wobei dieses Element aus einem durchscheinendem, brechenden Material besteht.

16. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmige Strahlungsquelle (502, 502', 502") eine Hochdruckdampfkapillarlampe mit bogenförmiger Ausgestaltung ist.

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17· Lichtquelle zur Verwendung mit einem Kondensorsystem zur Beleuchtung eines Ringfeldes, gekennzeichnet durch eine Hochdruckquecksilberdampflampe (502, 502', 502") gebogener Ausgestaltung, wobei das Kondensorsystem eine Symmetrieachse aufweist und die Kapillarlampe so angeordnet ist, daß ihr Krümmungsmittelpunkt auf dieser Symmetrieachse liegt.

18. Dampflampe, dadurch gekennze ichnet, daß sie kapillare Abmessung aufweist und bogenförmig ausgebildet ist.

19· Hochdruckquecksilberkapillarlampe, dadurch gekennzeichnet, daß sie bogenförmig ausgebildet ist.

20. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine bogenförmige Feldblende (19") zwischen der Quelle und dem Ringfeld angeordnet ist und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um ein Bild dieser gebogenen Quelle an der Feldblende zu erzeugen.

21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung zum Erzeugen eines Bildes ein vergrößertes Bild erzeugt.

22. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen eines Bildes einen konkaven Hauptspiegel (50V, 504"), der zu der gebogenen Strahlungsquelle (502¹, 502") weist und dessen Symmetrieachse mit der Achse (503*, 503") des Systems zusammenfällt, und eine konvexe Nebenspiegeleinrichtung (27) aufweist, deren Symmetrieachse mit der des Systems zusammenfällt und zwischen der gebogenen Strahlungsquelle und dem Hauptspiegel angeordnet ist, um Strahlung von dem Hauptspiegel zu empfangen und diese auf die Beldblende (19,

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19") zu lenken.

23. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptspiegel (504) mit einer zentrisch angeordneten öffnung (506) ausgebildet ist, durch die die Strahlung von der Nebenspiegeleinrichtung (5O8) zu der Feldblende (519) hindurchgeht.

24. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptspiegel (504') einen bogenförmigen Schlitz (5O6') aufweist, welcher konzentrisch in Bezug auf die Achse (5O3¹) des Systems angeordnet ist und durch welchen die Strahlung von der Nebenspiegeleinrichtung (5O8¹) zu der Feldblende (19) hindurchgeht.

25. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptspiegel und die Nebenspiegel einrichtung so angeordnet sind, daß ein Bild der Eintrittspupille im wesentlichen bei der Nebenspiegeleinrichtung liegt, wodurch die Abdunklung nahezu identisch für alle Punkte längs des Bogens der Strahlungsquelle ist.

26. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenspiegeleinrichtung (27) eine asphärische Linse (27) aufweist, deren einer Teil (5O8") der konvexen Oberfläche reflektierend beschichtet ist und deren anderer Teil (29) durchscheinend ist, wodurch die Strahlung von der Quelle dem Hauptspiegel (504") durch den durchscheinenden Teil hindurch zuführbar ist.

adurch g e k e η η -Abbildungssystem eine reflekoi <*■*■■ ι deren Symmetrieachse mit der Achse des Systems zusammenfällt, und daß

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eine Einrichtung zum Erzeugen eines Bildes der gebogenen Quelle an dieser Oberfläche vorgesehen ist.

28. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen eines Bildes einen konkaven Hauptspiegel, der zu der gebogenen Strahlungsquelle weist und eine mit der Achse des Systems zusammenfallende Symmetrieachse hat, und eine konvexe Nebenspiegeleinrichtung umfaßt, die eine Symmetrieachse aufweist, welche mit der Achse des Systems zusammenfällt und die zwischen der gebogenen Strahlungsquelle und dem Hauptspiegel angeordnet ist, um Strahlung von dem Hauptspiegel zu empfangen und diese auf die Ringfläche zu lenken.

29. System nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptspiegel mit einem bogenförmigen Schlitz ausgebildet ist, welcher in Bezug auf die Achse des Systems konzentrisch angeordnet ist und durch welchen die Strahlung von der Nebenspiegeleinrichtung zu der Ringfläche hindurchgeht.

30. System nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptspiegel und die Nebenspiegeleinrichtung so angeordnet sind, daß ein Bild der Eintrittspupille im wesentlichen bei der Nebenspiegeleinrichtung liegt, wodurch die Abdunklung nahezu identisch für alle Punkte längs des Bogens der Strahlungsquelle ist.

51. System nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenspiegeleinrichtung eine asphärische Linse umfaßt, deren einer Teil der konvexen Oberfläche reflektierend beschichtet ist und deren anderer Teil durchscheinend ist, wodurch Strahlung von der Quelle

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zu dem Hauptspiegel durch den durchscheinenden Teil hindurch gelangt.

32. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringfeld-Abbildungssystem erste und zweite Feldlinsen (514·» 516) umfaßt, die mit der Achse (503) des Systems zusammenfallende Symmetrieachsen haben.

33· System nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß eine bogenförmige Feldblende (512) zwischen der ersten (51*0 und der zv/eiten (516) Feldlinse angeordnet ist.

34·. System nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übertragungsspiegel (518) vorgesehen ist, durch den ein reelles Bild der Feldblende (512) erzeugbar ist.

35· System nach Anspruch 3^-, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lochblende (519) im Abstand von einer Brennpunktsweite vor dem Ubertragungsspiegel (5I8) angeordnet ist.

36. System nach Anspruch 351 dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Feldlinse (514* 5I6) plankonvexe sphärische Linsen sind.

37· System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feldblende zwischen der Quelle (502) und dem Ringfeld vorgesehen ist, an welchem ein Bild der gebogenen Quelle erzeugt wird.

38. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld-Abbildungssystem ein

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asphärisches Element mit einer mit der Achse des System zusammenfallenden Symmetrieachse, einen Übertragungsspiegel zur Erzeugung eines reellen Bildes der Feldblende und eine Lochblende umfaßt, welche im Abstand von einer Brennpunktslänge vor dem Übertragungsspie gel angeordnet ist.

39. System nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, daß das Feld-Abbildungssystem einen Übertragungsspiegel zur Erzeugung eines reellen Bildes der Feldblende und eine Lochblende umfaßt, welche mit einem Abstand von einer Brennpunktslänge vor dem Ubertragungsspiegel angeordnet ist.

40. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld-Abbildungssystem einen Übertragungsspiegel zur Erzeugung eines reellen Bildes der Feldblende und einen konvexen Spiegel umfaßt, dessen eine Symmetrieachse mit der Achse des Systems zusammenfällt und der in einer Entfernung von einer Brennpunktweite vor dem Übertragungsspiegel angeordnet ist.

41. Ein Kondensorsystem zur Beleuchtung eines Ringfeldes, welches um eine Achse angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine bogenförmige Beleuchtungsquelle (502), welche konzentrisch zu der Achse (503) angeordnet ist, durch einen konkaven Hauptspiegel (504 ), welcher zu der Beleuchtungsquelle weist und dessen eine Symmetrieachse mit der Achse zusammenfällt, durch einen konvexen Nebenspiegel (508),dessen eine Symmetrieachse mit der Achse zusammenfällt und der zwischen der Beleuchtungsquelle (502) und dem Hauptspiegel (504) angeordnet ist, um Strahlung von der Beleuchtungsquelle zu empfangen, durch ein Ringfeld-Abbildungssystem welches eine Symmetrieachse aufweist, die mit der Achse zusammenfällt und durch welches ein Bild der Beleuchtungs-

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a,

quelle auf dem Ringfeld erzeugbar ist, und in dem vorgesehen sind, eine erste plankonvexe sphärische Linse (514)* wobei der Hauptspiegel mit einer Öffnung (506) ausgebildet ist, durch welche die Strahlung von dem Nebenspiegel (508) zu der ersten Linse (514·) gelangt, eine zweite plankonvexe sphärische Linse (516), eine bogenförmige Feldblende (512) zwischen der ersten und der zweiten Linse, ein asphärischer Uoertragungsspiegel (518) zur Erzeugung eines reellen Bildes der Feldblende und eine Aperturblende (519)» welche im Abstand von einer Brennpunktweite vor den Übertragungsspiegel (518) angeordnet ist.

42. Kondensorsystem zur Beleuchtung eines Ringfeldes, welches um eine Achse angeordnet ist, gekennzei chn e t durch eine bogenförmige Beleuchtungsquelle (502¹), */elche konzentrisch zu der Achse (5O3¹) angeordnet ist, durch einen konkaven Hauptspiegel (504-, 50A-"), der zu der Beleuchtungsquelle weist und eine mit dieser Achse zusammenfallende Symmetrieachse aufweist, einen konvexen Nebenspiegel (508), der eine mit dieser Achse zusammenfallende Symmetrieachse hat und zwischen der Beleuchtungsquelle und dem Hauptspiegel angeordnet ist, um Strahlung von dem Hauptspiegel zu empfangen, durch eine gebogene Feldblende (512, 19'), bei der ein Bild der Beleuchtungsquelle gebildet wird, durch ein Ringfeld-Abbildungssystem mit einer mit dieser Achse zusammenfallenden Symmetrieachse zur Erzeugung eines Bildes der Beleuchtungsquelle auf dem Ringfeld, in dem vorgesehen sind, ein Feldelement (21a, 21b) nahe an der Peldblende (19"), wobei das Feldelement eine reflektierende Oberfläche (22a, 22b) zylindrischer Ausgestaltung aufweist, deren Zylinderachse mit der Achse des Systems zusammenfällt, ein asphärisches Element mit einer mit der Achse des Systems zusammenfallenden Symmetrieachse, ein Übertragungsspiegel (518") zur Erzeugung eines -.reellen Bildes der Feldblende und

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eine Aperturblende, die im Abstand von einer Brennpunktlänge vor dem Übertragungsspiegel angeordnet ist.

43. Kondensorsystem zur Beleuchtung eines Ringfeldes, das um eine Achse angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine bogenförmige Beleuchtungsquelle (502"), welche konzentrisch zu dieser Achse (503") angeordnet ist, durch einen konkaven Hauptspiegel (504"), der zu der Beleuchtungsquelle (502") weist und eine mit der Achse des Systems zusammenfallende Symmetrieachse hat, durch ein Nebenelement, welches eine asphärische Linse (27) enthält, deren einer Teil (508") einer konvexen Oberfläche reflektierend beschichtet und deren anderer Teil durchscheinend ist, wodurch die Beleuchtungsstrahlung von der Quelle dem Hauptspiegel (50V) durch den durchscheinenden Teil zuführbar ist und wodurch der reflektierende Teil (508") als ein Nebenspiegel dient, um Beleuchtungsstrahlung von dem Hauptspiegel (504") zu empfangen, wobei das Nebenelement eine mit der Achse des Systems zusammenfallende Symmetrieachse aufweist, durch eine bogenförmige Feldblende (19")» an der ein Bild der Beleuchtungsquelle erzeugbar ist, und durch ein Ringfeld-Abbildungssystem mit einer mit der Achse des Systems zusammenfallenden Symmetrieachse zur Erzeugung eines Bildes der Beleuchtungsquelle auf dem Ringfeld, in dem vorgesehen sind, ein Feldelement (21", 21d-e) nahe an der Feldblende (19"),wobei das Feldelement eine reflektierende, konkave Ringfläche (22", 22d-e) aufweist, die eine mit der Achse des Systems zusammenfallende Symmetrieachse hat, ein asphärischer Ubertragungsspiegel (518") zur Erzeugung eines reellen Bildes der Feldblende und eine Aperturblendeneinrichtung, die im Abstand einer Brennpunktsweite vor dem Ubertragungsspiegel angeordnet ist.

44. System nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß das Feldelement eine catadioptrische Form hat und eine Eintrittsfläche und eine Austritts-

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fläche aufweist, wobei die Austrittsfläche als eine sphärische Fläche ausgebildet ist, deren Mittelpunkt auf der Achse des Systems liegt.

4-5· System nach Anspruch 4-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturblendeneinrichtung als ein konvexer Spiegel ausgebildet ist, der eine mit der Achse des Systems zusammenfallende Symmetrieachse aufweist.

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